JPH11285495A - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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- JPH11285495A JPH11285495A JP8878298A JP8878298A JPH11285495A JP H11285495 A JPH11285495 A JP H11285495A JP 8878298 A JP8878298 A JP 8878298A JP 8878298 A JP8878298 A JP 8878298A JP H11285495 A JPH11285495 A JP H11285495A
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Abstract
って周波数分解能や時間分解能を調整できる超音波診断
装置を提供することにある。 【解決手段】本発明は、被検体に対して超音波を送信
し、得られたエコー信号を周波数解析して、周波数スペ
クトラムを生成し、この周波数スペクトラムを時間波形
として縦軸を周波数軸、横軸を時間軸として表示する超
音波診断装置において、周波数スペクトラムの時間波形
の表示に関する周波数分解能と時間分解能とを両者の比
を一定に保ったままで変えるモードと、時間分解能を固
定したままで周波数分解能を変えるモードと、周波数分
解能を固定したままで時間分解能を変えるモードとを任
意に選択することができるように構成されている。
Description
偏移した周波数のスペクトラムを時間波形(ピリオドグ
ラム)として表示する超音波診断装置に関する。
まりピリオドグラムの表示の細かさを定義する周波数分
解能と時間分解能により評価され得る。これら周波数分
解能と時間分解能は、レート周波数fPRF やFFTのデ
ータ数N、さらにはスクロール速度S等のパラメータに
より決まるもので、従来では、例えばレート周波数fPR
F が変えられたときには、時間分解能が変動するので、
ピリオドグラムとしては非常に見難いという問題があっ
た。
タが変わった或いは変えられたときには、FFTのデー
タ数Nや窓重みWw を調整して、時間分解能ΔXに対す
る周波数分解能ΔYの比(縦横比;ΔY/ΔX)を一定
に維持して、ピリオドグラムの表示の安定化を図るよう
な技術が開発され、現在では主流派になっている。
ば低流速検出能を向上して腹部等の比較的遅い血流を精
度よく観測するために、レート周波数fPRF を下げる
と、時間分解能が大きくなってしまうが、それに伴って
FFTのデータ数Nや窓重みWw を変えて周波数分解能
を大きくするように機能するため、ピリオドグラムを構
成する最小単位(縦方向の画素数が周波数分解能、横方
向の画素数が時間分解能で定義される)が非常に大きく
粗くなって、微妙な速度変化や時間的な細かな応答等が
捉えにくくなってしまうという問題があった。
者の要望にできる限り沿って周波数分解能や時間分解能
を調整できる超音波診断装置を提供することにある。
て超音波を送信し、得られたエコー信号を周波数解析し
て、周波数スペクトラムを生成し、この周波数スペクト
ラムを時間波形として縦軸を周波数軸、横軸を時間軸と
して表示する超音波診断装置において、前記周波数スペ
クトラムの周波数分解能と時間分解能とを両者の比を一
定に保ったままで変化させるモードと、時間分解能を固
定したままで周波数分解能を変化させるモードと、周波
数分解能を固定したままで時間分解能を変化させるモー
ドとを選択することができるように構成されていること
を特徴とする。
よる超音波診断装置を好ましい実施形態により説明す
る。図1に本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示
す。超音波プローブ1の先端部分には、電気信号と音響
信号とを相互変換するための複数の圧電素子が配列され
ている。この超音波プローブ1には、送受信回路(T&
R)2が接続されている。この送受信回路2は、送信部
分と受信部分と直交検波部分とからなり、送信部分で
は、まず、クロック発生器からのクロックを分周して、
4kHz乃至50kHz程度のレートパルスを生成す
る。このレートパルスの周波数は、レート周波数とかパ
ルス繰り返し周波数とか呼ばれている。ここでは、レー
ト周波数と称するものとし、記号“fPRF ”で表すもの
とする。このレートパルスを適当に遅延させた後、これ
をトリガとしてパルサからプローブ1の圧電素子に電圧
パルスが印加されるようになっている。この印加により
プローブ2の圧電素子は機械的に振動し、超音波パルス
を発生する。
中にある音響インピーダンスの不連続面で反射し、プロ
ーブ1に返ってきて、圧電素子を機械的に振動する。こ
れにより、圧電素子からは微弱な電気信号が発生する。
この電気信号は、受信部分に取り込まれ、プリアンプで
増幅され、アナログディジタル変換器でディジタル信号
に変換されて、いわゆるディジタルビームフォーマで遅
延相当の処理を経て加算される。この受信部分からの出
力信号には、血球等の移動体のドプラ効果により偏移し
た周波数成分が含まれており、これを直交検波部分で検
波する。
ラ直交検波信号には、主に血球等の速い移動体での反射
により周波数偏移を受けた高周波成分と、主に心臓壁等
の遅い移動体での反射により周波数偏移を受けた低周波
成分、一般的にはクラッタ成分とが含まれているので、
高域通過型のクラッタフィルタ3で低周波成分を減衰
し、高周波成分を抽出し、このクラッタフィルタ3で抽
出された高周波成分をオーディオ回路6でオーディオ処
理して、スピーカ7からドプラ音として観察者が聞ける
ようになっている。
た高周波成分を高速フーリエ変換プロセッサ(FFT)
4で周波数分析し、その周波数スペクトラムを表示装置
5で時間波形、つまりピリオドグラムとして表示するよ
うになっている。
分解能や時間分解能を、3種類のモードで選択的に調整
することができるようになっている。この3種類のモー
ドとは、図2(a)に示すような時間分解能に対する周
波数分解能の比を一定に維持したままでこれら分解能を
調整することのできる縦横比一定モードと、図2(b)
に示すような時間分解能を所定値に保ったままで、周波
数分解能を調整できる時間分解能優先モードと、図2
(c)に示すような周波数分解能を所定値に保ったまま
で、時間分解能を調整できる周波数分解能優先モードと
がある。
まず、時間分解能ΔX、周波数分解能ΔYの計算方法に
ついて説明する。時間分解能ΔX、周波数分解能ΔY
は、次の式(1),(2)により計算される。
の画素数 DY ;ピリオドグラムの表示範囲の縦軸(周波数軸)方
向の画素数 N;FFTのデータ数 K;交互段数 M;間引き率 fPRF ;レート周波数 S;スクロール速度 Ww ;窓重み なお、窓重みWw とは、次の通りである。周知の通り、
FFTのデータ数Nは、2のべき乗という制約がある
が、多くの場合、目的の周波数分解能を実現するための
計算上のデータ数は2のべき乗にはならない。そこで、
FFTのデータ数Nには、計算上のデータ数以上でそれ
に最も近い2のべき乗を選び、その選んだFFTのデー
タ数Nと、計算上のデータ数との不一致を、FFTの窓
をかけることで埋めるようにしているが、この窓の大き
さ(窓幅)を決めるパラメータが、窓重みWw である。
例えば、計算上のデータ数が、320であるとき、FF
Tのデータ数Nとしては、512が選ばれ、この場合、
窓重みWw は、5/8に設定される図3には、縦横比一
定モードを実現するための制御方法の概念を示してお
り、レート周波数fPRF 、スクロール速度S、交互段数
K、間引き計数M、DY が与えられると、観察者の所望
の縦横比Pr に維持するためのFFTのデータ数Nと窓
重みWw を計算するようになっている。つまり、例えば
レート周波数fPRF が変わったとき(時間分解能が変わ
ったとき)、それに応じてFFTのデータ数AA を調整
して周波数分解能を変えて、縦横比を一定にするように
ることになる。このデータ数AA は、次の式(3)によ
り、求められる。
ように、FFTで扱える2のべき乗には必ずしもならな
い。そこで、上述したように、計算上のデータ数AA 以
上でそれに最も近い2のべき乗を選び、その選んだFF
Tのデータ数Nと、両者間の不一致を埋めるための窓重
みWw とを選択する。この処理は、実際には、ROMテ
ーブルにより実現されていることが多い。
メータが変わっても、時間分解能ΔXに対する周波数分
解能ΔYの比を一定に保つことができる。次に、時間分
解能優先モードでは、周波数分解能に関わるパラメー
タ、つまりピリオドグラムの表示範囲の縦軸(周波数
軸)方向の画素数DY 、FFTのデータ数N、窓重みW
w のうち、少なくとも1つが変わって、周波数分解能が
変動しても、時間分解能を、観察者が所望する一定値に
固定するような処理が行われ、つまり、両分解能に関わ
るデータ数Nが変わったとき、上記式(1)において、
データ数N以外のパラメータ、つまりピリオドグラムの
表示範囲の横軸(時間軸)方向の画素数DX 、交互段数
K、間引き率M、レート周波数fPRF 、スクロール速度
Sのうち少なくとも1つ、例えばスクロール速度Sを変
えて、時間分解能を一定値に維持するものである。
分解能に関わるパラメータ、つまり両分解能に関わるデ
ータ数N以外のピリオドグラムの表示範囲の横軸(時間
軸)方向の画素数DX 、交互段数K、間引き率M、レー
ト周波数fPRF 、スクロール速度Sのうち少なくとも1
つが変わって、時間分解能が変動しても、周波数分解能
を、観察者が所望する一定値に固定するように、ピリオ
ドグラムの表示範囲の縦軸(周波数軸)方向の画素数D
Y 、データ数N及び窓重みWw は変えないで固定したま
まにして、また両分解能に関わるデータ数Nが変わった
場合には、ピリオドグラムの表示範囲の周波数軸方向の
画素数DY と窓重みWw との少なくとも一方を変えて周
波数分解能を一定値に維持するものである。
実際に表示されるピリオドグラムがモードによって見え
方がどのように変化するかについて示している。このよ
うな3種類のモードが用意されているので、例えば当
初、縦横比一定モードを使っていて、時間分解能が拡大
又は縮小過多で観測し難いときには、時間分解能優先モ
ードを選択し、また周波数分解能が拡大又は縮小過多で
観測し難いときには、周波数分解能優先モードを選択す
ることができるので、微妙な速度変化を観測し難くなっ
たり、また逆に単位領域が細か過ぎて時間的な応答を観
測し難くなったといった問題を解決することができる。
本発明は、上述してきたような実施形態に限定されるこ
となく、種々変形して実施可能であることは言うまでも
ない。
分けて、例えば縦横比一定モードでは、ピリオドグラム
が見え難い、例えば微妙な速度変化を観測し難くなった
場合には時間分解能を固定するモードや周波数分解能を
固定するモードを選択して、ピリオドグラムを観察し易
くすることができる。
置の構成を示すブロック図。
説明図。
を真のピリオドグラムと比較して示す図。
Claims (4)
- 【請求項1】 被検体に対して超音波を送信し、得られ
たエコー信号を周波数解析して、周波数スペクトラムを
生成し、この周波数スペクトラムを時間波形として縦軸
を周波数軸、横軸を時間軸として表示する超音波診断装
置において、 前記周波数スペクトラムの周波数分解能と時間分解能と
を両者の比を一定に保ったままで変化させる比一定モー
ドと、時間分解能を固定したままで周波数分解能を変化
させる時間分解能優先モードと、周波数分解能を固定し
たままで時間分解能を変化させる周波数分解能優先モー
ドとを選択することができるように構成されていること
を特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項2】 前記時間分解能ΔXと、前記周波数分解
能ΔYはそれぞれ、 ΔX=(DX ×N×K×M)/(fPRF ×S) ΔY=DY /(N×Ww ) DX ;ピリオドグラムの表示範囲の横軸(時間軸)方向
の画素数 DY ;ピリオドグラムの表示範囲の縦軸(周波数軸)方
向の画素数 N;周波数解析のデータ数 K;交互段数 M;間引き率 fPRF ;レート周波数 S;スクロール速度 Ww ;窓重み により定義されることを特徴とする請求項1記載の超音
波診断装置。 - 【請求項3】 前記時間分解能優先モードでは、周波数
分解能に関わるピリオドグラムの表示範囲の周波数軸方
向の画素数DY 、周波数解析のデータ数N、窓重みWw
のうち、少なくとも1つが変わって、周波数分解能が変
動しても、データ数N以外のピリオドグラムの表示範囲
の時間軸方向の画素数DX 、交互段数K、間引き率M、
レート周波数fPRF 、スクロール速度Sのうち少なくと
も1つを変えて、時間分解能を所定値に維持することを
特徴とする請求項2記載の超音波診断装置。 - 【請求項4】 前記周波数分解能優先モードでは、時間
分解能に関わるピリオドグラムの表示範囲の時間軸方向
の画素数DX 、交互段数K、間引き率M、レート周波数
fPRF 、スクロール速度Sのうち少なくとも1つが変わ
って、時間分解能が変動しても、ピリオドグラムの表示
範囲の周波数軸方向の画素数DY 、データ数N及び窓重
みWw は変えないで、また両分解能に関わるデータ数N
が変わった場合には、ピリオドグラムの表示範囲の周波
数軸方向の画素数DY と窓重みWw との少なくとも一方
を変えて周波数分解能を一定値に維持することを特徴と
する請求項2記載の超音波診断装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08878298A JP4191812B2 (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08878298A JP4191812B2 (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11285495A true JPH11285495A (ja) | 1999-10-19 |
JP4191812B2 JP4191812B2 (ja) | 2008-12-03 |
Family
ID=13952430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08878298A Expired - Fee Related JP4191812B2 (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4191812B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007175069A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-12 | Toshiba Corp | 超音波診断装置 |
JP2008272325A (ja) * | 2007-05-02 | 2008-11-13 | Toshiba Corp | 超音波ドプラ診断装置 |
US10560142B2 (en) | 2018-04-23 | 2020-02-11 | Fujitsu Limited | Spectral analysis apparatus and spectral analysis method |
-
1998
- 1998-04-01 JP JP08878298A patent/JP4191812B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007175069A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-12 | Toshiba Corp | 超音波診断装置 |
JP2008272325A (ja) * | 2007-05-02 | 2008-11-13 | Toshiba Corp | 超音波ドプラ診断装置 |
US10560142B2 (en) | 2018-04-23 | 2020-02-11 | Fujitsu Limited | Spectral analysis apparatus and spectral analysis method |
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JP4191812B2 (ja) | 2008-12-03 |
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